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Moto vorticoso di tumbling in un modello di camera di combustione

Nel presente lavoro di tesi è stato condotto lo studio fluidodinamico del moto vorticoso di tumbling durante le fasi di aspirazione e compressione di un motore 4T ad accensione spontanea. La finalità di tale studio è di ottenere informazioni circa il campo di moto della carica fresca nel cilindro durante un ciclo motore; una completa conoscenza dello stesso permetterebbe di ottimizzare la combustione, ridurre gli incombusti e minimizzare quindi le operazioni di post trattamento dei gas di scarico a valle del sistema, con i relativi vantaggi in termini di riduzione delle perdite di carico allo scarico e incremento delle prestazioni del motore. Nella prima parte della tesi verrà fornita un’ottica generale inerente i singoli moti vorticosi nei motori a combustione interna; successivamente verrà presentata l’esperienza e i risultati sperimentali ottenuti dagli studiosi J. Borèe, S. Maurel e R. Bazile, inerenti la simulazione del tumbling in un particolare modello di camera di combustione.
La stessa verrà simulata mediante il codice di calcolo fluidodinamico FLUENT© e saranno confrontati i risultati ottenuti numericamente con quelli fornitici dalla sperimentazione.

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1 Capitolo 1 Moto della carica nel cilindro Introduzione Negli ultimi anni, con la crescita economica e il progresso tecnologico, il livello di inquinamento dell’aria a causa dei prodotti della combustione è aumentato notevolmente. Oggigiorno questo costituisce un problema di fondamentale importanza a livello mondiale e i suoi effetti infatti danneggiano non solo l’ambiente ma modificano anche i processi biologici e la nostra qualità di vita. La ricerca scientifica si sta orientando sempre più nello studio di questi problemi: tanto si è fatto e ancora tanto si farà per ridurre al minimo possibile le emissioni contaminanti. La combustione dei combustibili fossili è s ostanzialmente una reazione chimica: i reagenti iniziali sono il combustibile e l'ossigeno contenuto nell'aria, quelli finali sono i fumi di combustione. Se il combustibile non contenesse impurità e se il processo avvenisse in condizioni ideali, i fumi dovrebbero contenere solo vapore acqueo e biossido di carbonio. Già così il processo avrebbe i suoi "costi ambientali" in quanto il biossido di carbonio è il più importante dei gas -serra. In realtà le emissioni contengono sempre anche numerosi altri inquinanti sia perché i combustibili contengono varie sostanze indesiderate sia perché la combustione non riesce mai ad essere del tutto completa. A ciò si deve aggiungere il fatto che le elevate temperature che si raggiungono nei processi di combustione fanno sì che le molecole dell'aria possano reagire tra loro formando nuove sostanze inquinanti, quali gli ossidi di azoto, che vanno ad aggiungersi a quelle dovute al processo di combustione. Piuttosto che impegnarsi per l’abbattimento dei gas a valle della combustione con i moderni sistemi di catalizzazione e riduzione degli incombusti, è possibile agire a monte del processo sfruttando la creazione di moti turbolenti nella camera di combustione al fine di creare una desiderata depressione che favorisca una permanenza maggiore dell’aria primaria in prossimità della zona di innesco e che quindi favorisca una combustione completa.

Laurea liv.I

Facoltà: Ingegneria

Autore: Ilario De Vincenzo Contatta »

Composta da 98 pagine.

 

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Disponibile in PDF, la consultazione è esclusivamente in formato digitale.